三管同槽輸水管線穿越河流施工方案探析

董 劍

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽110003）

三管同槽輸水管線穿越河流施工方案探析

董 劍

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽110003）

某工程輸水管線穿越較大河流一條，河寬765m，汛期流量為24.0m3/s。輸水管線為三根D N 3600PCCP管同槽布置，河流穿越采用兩期圍堰法施工。本文對(duì)圍堰的布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PCCP管道安裝、格賓石籠施工、基坑排水等施工過程做了充分論述，得出了三管同槽輸水管線穿越河流施工方案的可行性和優(yōu)越性的結(jié)論。

PCCP管道；三管同槽；穿越河流；格賓石籠

1 工程概況

某工程輸水管線穿越較大河流一條，河寬765m，汛期流量為24.0m3/s。輸水管線為三根D N 3600PCCP管同槽布置，根據(jù)河床寬度與施工期間的流量，管線穿越河流采用兩期圍堰法施工。

管道穿越河流斷面設(shè)計(jì)形式見圖1

圖1 管道穿河標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

2 管線穿河施工方案

2.1 圍堰施工

2.1.1 圍堰平面布置及結(jié)構(gòu)形式

由于穿越處河道較寬，采用分兩期導(dǎo)流方式穿越，一期圍堰布置在河流左岸，橫向圍堰軸線與水流方向呈60°夾角，縱向圍堰順?biāo)鞣较虿贾?；二期圍堰布置在河流右岸。綜合考慮管材運(yùn)輸與堆存、起重設(shè)備通行等因素對(duì)施工場地的需求，橫向圍堰最短寬度為200m，圍堰與管線中心間距最短距離為100m，兩期圍堰中縱向圍堰距離45m。圍堰布置示意圖詳見圖2。

本著就地取材、技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的原則，圍堰結(jié)構(gòu)形式采用土石圍堰。堰體施工期防洪標(biāo)準(zhǔn)按20%洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量Q= 7.2m3/s。堰頂寬3.5m，最大堰高4.5m，上下游邊坡均為1∶1.5，堰體采用粘土心墻防滲，堰殼采用附近管線開挖料填筑。圍堰迎水面采用粘土裝草袋堆碼以增加圍堰抗沖刷能力。

2.1.2 圍堰填筑

圍堰填筑采用單向進(jìn)占法施工，從河岸向河床中心進(jìn)占填筑。填筑料為本工程沿線附近溝槽開挖的土石方，利用挖掘機(jī)裝車、自卸汽車直接運(yùn)至填筑地點(diǎn)，分層填筑?，F(xiàn)場采用推土機(jī)平料，自行式振動(dòng)碾壓實(shí)，振動(dòng)碾的行駛方向與堰軸平行。粘土心墻填筑時(shí)注意滿足設(shè)計(jì)最小寬度，進(jìn)度滯后于堰殼5m左右。

2.1.3 圍堰拆除

管道安裝完成并已將其他防護(hù)工程施工完成后，立即拆除圍堰，恢復(fù)河道。拆除采用倒退法施工，利用挖掘機(jī)從右至左，從下至上邊退邊挖，棄料利用自卸汽車直接運(yùn)至堆碴場。

圖2 圍堰平面布置示意圖

2.1.4 基坑排水

基坑排水分為圍堰形成時(shí)內(nèi)部存水的集中抽排和施工期間經(jīng)常性排水。排水時(shí)采用在基坑四周布設(shè)集水溝與集水井，用水泵抽排的方式。

圍堰合攏閉氣后，根據(jù)堰內(nèi)存水量，采用污水泵及時(shí)將積水抽排至河道內(nèi)。圍堰內(nèi)積水基本排干后，在圍堰內(nèi)側(cè)順堰體挖排水溝，并每隔50m挖一個(gè)集水坑，以排除基坑滲水、施工期雨水及其他施工棄水，以保證在施工全過程中，所有施工在干地進(jìn)行。

2.2 PCCP管道安裝

2.2.1 安裝前準(zhǔn)備工作

管道應(yīng)在管溝地基承載力滿足要求時(shí)才能進(jìn)行管道安裝，對(duì)于地基承載力不足的要進(jìn)行換填施工。管道安裝前的外觀質(zhì)量必須進(jìn)行重點(diǎn)檢查，在保證管道外觀質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求的前提下才允許進(jìn)行安裝。對(duì)存在合同允許范圍內(nèi)的缺陷必須查清、修補(bǔ)、建賬，并經(jīng)監(jiān)理人檢查驗(yàn)收后方可進(jìn)行安裝。接口工作坑應(yīng)根據(jù)管道安裝進(jìn)度及時(shí)開挖，具體尺寸的大小應(yīng)滿足施工需要。

2.2.2 管道就位與偏差控制

管道運(yùn)到現(xiàn)場后，采用300t履帶式起重機(jī)卸管及向管溝內(nèi)布管，溝槽內(nèi)采用100t簡易龍門架安裝管道。

下管時(shí)，在起重機(jī)作業(yè)范圍內(nèi)不得有人停留。管道放溝槽內(nèi)后，應(yīng)保證在懸吊狀態(tài)下移動(dòng)和對(duì)接。不得讓管道在地面上拖拉、牽引，更不得使用裝載機(jī)或挖掘機(jī)的鏟斗撞擊或推動(dòng)管道。

2.2.3 安裝密封橡膠圈

安裝膠圈前，管道承插口環(huán)的工作面范圍都應(yīng)仔細(xì)清掃干凈，承口工作面涂刷的潤滑油要不留死角。再將待安裝的橡膠圈涂滿潤滑油，也可以將其放入專用容器內(nèi)浸潤，將涂遍油的橡膠圈套入插口環(huán)的凹槽內(nèi)，使用安裝膠圈專用工具，將膠圈按周長調(diào)均，膠圈必須拉伸均勻，保證其不扭曲、不錯(cuò)位也沒有翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，調(diào)好后還要在橡膠圈上涂刷潤滑油。橡膠圈應(yīng)貯存在-5～30℃的環(huán)境，不能受紫外線光源長時(shí)間照射，與熱源的間距應(yīng)大于1m，橡膠圈的存放要遠(yuǎn)離溶劑、油脂及易揮發(fā)物等對(duì)橡膠可產(chǎn)生不良影響的物品。

2.2.4 管件移動(dòng)就位與對(duì)接校正

采用龍門吊安裝管道時(shí)，要緩慢移動(dòng)就位。為保護(hù)承插口環(huán)不在安裝過程中受到損傷，吊裝管道的移動(dòng)應(yīng)緩慢、平穩(wěn)；對(duì)接前，使兩管保持基本平行，并使承插口四周間隙大致相等，待兩管口距離10～20c m時(shí)，用木枋把兩管隔開，以防止承插口相碰造成損壞。

在最先安裝的首節(jié)管穩(wěn)固之后，可根據(jù)工程現(xiàn)場條件或施工預(yù)案，從首節(jié)管的一端或兩端同時(shí)開始安裝。其做法是將待裝管子的一端與基準(zhǔn)管基本對(duì)準(zhǔn)，遠(yuǎn)端管底與管線軸線對(duì)齊，用水準(zhǔn)儀核對(duì)遠(yuǎn)端管底高程，然后用龍門吊和配套安裝設(shè)備，將管道軸線調(diào)整至設(shè)計(jì)允許誤差范圍內(nèi)。

本段穿河管道采用外拉法安裝。具體做法是分別在已安裝、待安裝的管道外部分別做兩個(gè)鋼絲繩箍兜身，在管道頂部用手動(dòng)葫蘆將兩個(gè)兜身鋼絲繩箍連接在一起，通過拉動(dòng)手動(dòng)葫蘆，將待裝管拉進(jìn)已裝管，直至安裝就位。

兩管接頭外縫需要進(jìn)行灌注砂漿，最好使用小型注漿泵施工；管道接頭內(nèi)側(cè)的縫隙要進(jìn)行人工抹漿。

2.2.5 安裝質(zhì)量檢查與驗(yàn)收

每安裝一節(jié)管道，都要采用測隙規(guī)對(duì)橡膠圈的位置是否正確進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)接口間隙是否符合規(guī)定也要進(jìn)行檢查。如發(fā)現(xiàn)橡膠圈位移或接口間隙超差，應(yīng)拔除管道重新安裝，經(jīng)檢驗(yàn)上述指標(biāo)均合格后，才能將吊具移開。對(duì)接完成后，要復(fù)核管道高程、線路軸線等參數(shù)。管道安裝后，要及時(shí)進(jìn)行接口打壓試驗(yàn)，打壓試驗(yàn)合格后才能焊接導(dǎo)通件。每根管的接口打壓試驗(yàn)分三次進(jìn)行，管道安裝后進(jìn)行第一次打壓試驗(yàn)，管道再安裝兩根以上后再進(jìn)行第二次打壓試驗(yàn)，管道回填完成后進(jìn)行第三次打壓試驗(yàn)。

2.3 格賓石籠施工

2.3.1 原材料的選用

格賓網(wǎng)及其連接材料的強(qiáng)度、化學(xué)成份、耐久性等技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足施工圖紙的要求。

格賓石籠填充石料應(yīng)采用塊石或卵石，尺寸：120m m＜D＜250m m；級(jí)配較好，不均勻系數(shù)≥5。

格賓石籠根據(jù)使用部位分別采用500m m、1000m m兩種厚度的石籠，厚度500m m的石籠，其尺寸為（長×寬×厚）：2000m m×2000m m× 500m m；厚度1000m m的石籠，其尺寸為：2000m m×2000m m×1000m m。

2.3.2 格賓石籠的鋪設(shè)

格賓石籠在管道安裝完成并回填土至其建基面高程時(shí)進(jìn)行施工，回填土必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度要求。

格賓網(wǎng)片運(yùn)抵工地后要妥為保存，盡量避免日光直射，防止網(wǎng)片間黏結(jié)，將其儲(chǔ)存在使用現(xiàn)場附近的棚戶內(nèi)，以盡量減少裝卸和倒運(yùn)次數(shù)。

格賓網(wǎng)鋪設(shè)前，先完成基面的清理工作，按施工圖紙要求鋪填支持層。鋪設(shè)面上清除一切樹根、雜草和尖石，保證鋪設(shè)砂礫石墊層面平整，不允許出現(xiàn)凸出及凹陷的部位，并碾壓密實(shí)，鋪設(shè)工作面范圍內(nèi)不允許有積水。格賓石籠的鋪設(shè)要根據(jù)設(shè)計(jì)總高度和材料的受力方向、運(yùn)行條件以及盡量減少接縫的數(shù)量等因素確定，格賓石籠的鋪設(shè)應(yīng)與周邊填筑同步施工。格賓網(wǎng)與基礎(chǔ)及支持層之間壓平貼緊，避免架空，以保證運(yùn)行安全。

按設(shè)計(jì)要求選用合適尺寸的格賓網(wǎng)片鋪設(shè)于指定位置，用連接繩將格賓網(wǎng)片橫肋及立肋連接于底格賓網(wǎng)上。連接時(shí)采用錯(cuò)格綁扎方法，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)均要綁成死扣。在格賓網(wǎng)片搭接時(shí)留10c m重疊搭接，并用連接繩進(jìn)行“之”型錯(cuò)格綁扎。在向網(wǎng)箱內(nèi)填石料時(shí)，為減小填石空隙率，在靠近籠邊的一側(cè)先用人工將填料有序緊密壘至頂部，最后填入中間所缺石料。在格賓石籠間連接時(shí)，沿著兩片格賓連接處水平纏繞300m m距離，再在垂直的肋條處進(jìn)行捆綁，并按照此方法延續(xù)至末端連接處。

2.3.3 格賓石籠的質(zhì)量檢查和驗(yàn)收

（1）原材料質(zhì)量檢驗(yàn)：主要對(duì)格賓網(wǎng)片及拼接材料的物理性能、力學(xué)性能和耐久性能進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。

（2）覆蓋前的外觀檢查：在每層土工格賓被覆蓋前，目測有無漏接，鋪設(shè)是否平整。

（3）拼接縫強(qiáng)度的測試檢驗(yàn)：每1000m2取一試樣做拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，要求接縫處強(qiáng)度不低于母材的80%，且試件斷裂不得在接縫處，否則接縫不合格。

3 結(jié)語

本工程采用兩期導(dǎo)流方式，利用汛前的3～5月施工，在主汛期來臨前按計(jì)劃完成穿河施工，減少了施工風(fēng)險(xiǎn)。工程經(jīng)過一個(gè)汛期的運(yùn)行，沒發(fā)現(xiàn)格賓石籠有被沖出、位移等現(xiàn)象，管道運(yùn)行安全。

管線穿河采用直埋PCCP管、上部用格賓石籠防護(hù)的方案，與傳統(tǒng)的采用鋼管、外包混凝土的施工方案相比，投資節(jié)省30%以上，工期縮短40%以上，成功地解決了三管同槽輸水管線穿越河流快速施工的難題。

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文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：1672-2469（2015）05-0105-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.05.032

董 劍（1965年—），男，高級(jí)工程師。